專利名稱：太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雙冷源式空調系統，尤其涉及一種太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式空調系統。
背景技術：
近年來，我國的通信產業發展迅速，移動、聯通及電信等幾個主要通信運營商的通信基站已遍布全國各地。通信基站作為無線通信的重要節點，其內部通信設備需要全年運行。為了保障蓄電池等耐高溫性能差的設備的使用壽命，基站空調系統需持續不斷的將基站內各種設備散發的熱量排至室外。基站空調系統的長期運行導致空調系統能耗巨大，一般占通信基站總能耗的80% 90%。降低基站空調系統能耗已成為通信運營商需要迫切解決的問題。
·[0003]太陽能作為一種清潔能源，既是一次能源又是可再生能源，有著礦物能源不可比擬的優越性。太陽每秒能夠釋放出391 X 1021kW的能量，而輻射到地球表面的能量雖然只有二十二億分之一，但卻相當于全世界目前發電總量的8萬倍。因此太陽能資源是可再生能源中最引人注目、開發研究最多、應用最廣泛的清潔能源之一。我國的太陽能資源豐富，全國2/3的地區年輻射總量大于5020MJ/m2，年日照時間大于2200h。此外，我國大部分地區的冬季和過渡季甚至夏季的早晚時段，室外環境溫度較低，如果能夠充分利用晝間的太陽能資源及夜間室外的自然冷源對基站進行溫度調節則可以大大降低基站空調系統的運行能耗。現有的太陽能集熱空調裝置僅包括太陽能集熱裝置和制冷裝置構成的循環系統，通過太陽能集熱系統收集太陽能驅動空調系統中的制冷劑循環，降低室內溫度。現有技術中太陽能空調，包括節流裝置及蒸發器；殼體的外表面設有太陽能集熱器；太陽能集熱器與制冷機相連。該技術方案可以在太陽能資源比較豐富的時段通過吸收太陽能驅動空調系統運行，從而降低基站室內溫度，但在早晚時段或無可用太陽能資源的氣候條件下該空調系統無法對基站室內環境進行溫度調節。
實用新型內容針對現有技術所存在的不足，本實用新型提出一種主要針對通信基站的太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統。該空調系統能夠充分利用太陽能資源及自然氣候條件對基站內部環境溫度進行調節，尤其適合太陽能資源豐富，環境晝夜溫差較大的地區。為實現上述的目的，本實用新型采用下述技術方案—種太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統，該系統包括太陽能吸收制冷系統、熱環系統及控制系統；所述控制系統分別與所述太陽能吸收制冷系統、所述熱環系統連接；所述太陽能吸收制冷系統與所述熱環系統耦合連接；在室外溫度高于室內溫度時，所述控制系統輸出控制信號給所述太陽能吸收制冷系統及熱環系統，所述太陽能吸收制冷系統運行，所述熱環系統關閉；在室外溫度低于室內溫度時，所述控制系統輸出控制信號給所述太陽能吸收制冷系統及熱環系統，所述太陽能吸收制冷系統關閉，所述熱環系統運行。所述太陽能吸收制冷系統包括太陽能集熱系統和吸收制冷系統，所述太陽能集熱系統和所述吸收制冷系統通過熱交換器及發生器耦合連接；所述控制系統包括可編程控制器，室內溫度傳感器及室外溫度傳感器，所述室內溫度傳感器及室外溫度傳感器分別與可編程控制器連接。所述太陽能集熱系統包括依次首尾連接的太陽能集熱器、循環水泵及熱交換器；所述吸收制冷系統包括依次首尾連接的冷凝器、節流閥、蒸發器、吸收器、溶液泵及發生器；所述發生器與所述吸收器相連，其二者之間還安裝有減壓閥；所述熱交換器與所述發生器耦合連接，所述熱交換器放置于所述發生器內部。所述熱環系統包括依次通過熱環連接管首尾相連的冷凝器、蒸發器及電磁截止閥，所述冷凝器與所述蒸發器為權利要求3中所述吸收制冷系統中的冷凝器與蒸發器，所述吸收制冷系統和熱環系統共用該冷凝器及該蒸發器。所述溶液泵、所述循環水泵及所述電磁截止閥與所述可編程控制器連接。所述冷凝器的安裝位置高于所述蒸發器的安裝位置。所述太陽能集熱系統的載熱循環工質為水。所述吸收制冷系統的循環工質對為氨和水。所述熱環系統灌裝的制冷劑為綠色環保型制冷劑。所述綠色環保型制冷劑為四氟乙烷。本實用新型通過太陽能吸收制冷系統、熱環系統之間的切換，分別利用太陽能資源及自然氣候條件實現對基站內部環境溫度的調節，具有結構緊湊、控溫精度高、可靠性好等優點。本實用新型除了適用于通信基站外，還適用于機房、交換中心或房間內具有耐高溫能力較弱的其他類似需求場合。
以下結合附圖
和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。圖I是本實用新型所提供的太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式通信基站空調系統結構不意圖；圖2是圖I所示的太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式通信基站空調系統以“太陽能吸收制冷”模式運行時的工作原理示意圖；圖3是圖I所示的太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式通信基站空調系統以“熱環”模式運行時的工作原理示意圖。圖中標號1 :太陽能集熱器，2 :循環水泵，3 :熱交換器，4 :冷凝器，5 :節流閥，6 蒸發器，7 :吸收器，8 :減壓閥，9 :溶液泵，10 :發生器，11 :熱環連接管，12 :電磁截止閥，13 可編程控制器(PLC)，14 :室內溫度傳感器，15 :室外溫度傳感器。
具體實施方式
本實用新型提供的太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式通信基站空調系統，主要包括太陽能吸收制冷系統、熱環系統及控制系統。控制系統分別與太陽能吸收制冷系統和熱環系統連接。太陽能吸收制冷系統和熱環系統耦合。太陽能吸收制冷系統用于基站日間室外環境溫度高于基站室內溫度時，通過太陽能吸收制冷方式將基站內部的熱量排出基站，從而降低基站室內溫度。熱環系統用于基站室外環境溫度低于基站室內溫度時，利用室外環境低溫對基站進行自然冷卻，保證基站的溫度穩定。控制系統用于根據通信基站內外的溫度變化控制太陽能吸收制冷系統和熱環系統間的切換。圖I示出了本太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式通信基站空調系統的結構示意圖。太陽能吸收制冷系統包括太陽能集熱系統和吸收制冷系統。太陽能集熱系統和吸收制冷系統通過發生器10及熱交換器3耦合連接。太陽能集熱系統包括依次首尾密封連接的太陽能集熱器I、循環水泵2及熱交換器3。太陽能集熱系統以水作為載熱循環工質。吸收制冷系統包括依次首尾密封連接的冷凝器4、節流閥5、蒸發器6、吸收器7、溶液泵9和發生器10，發生器10與吸收器7相連，并在連接管路上安裝減壓閥8。太陽能集熱系統的熱交換器3放置于太陽能吸收制冷系統的發生器10內部，并為吸收制冷系統提供驅動熱源。吸收制冷系統內部充灌“氨-水”工質對，并以沸點較低的氨作為制冷劑，以沸點較高的水 作為吸收劑。循環水泵2和溶液泵9通過信號線與控制系統連接。如圖I和圖3所示，熱環系統包括冷凝器4和蒸發器6，冷凝器4和蒸發器6通過熱環連接管11密封連接，熱環連接管11上還安裝有電磁截止閥12。電磁截止閥12通過信號線與控制系統連接。熱環系統的蒸發器6及冷凝器4與吸收制冷系統所共用，且冷凝器4在基站室外的安裝位置高于室內蒸發器6的安裝位置。熱環系統的制冷劑采用對環境友好的制冷工質R134a(四氟乙烷)。如圖I至圖3所示，太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式通信基站空調系統的控制系統包括可編程控制器(PLC) 13、室內溫度傳感器14、室外溫度傳感器15。室內溫度傳感器14、室外溫度傳感器15分別與可編程控制器(PLC) 13的模擬輸入信號端連接。室內溫度傳感器14用于檢測基站室內環境溫度；室外溫度傳感器15用于檢測基站外部環境溫度。循環水泵2、溶液泵9和電磁截止閥12分別通過信號線與可編程控制器(PLC) 13的數字輸出信號端連接。可編程控制器(PLC) 13實時采集基站室內溫度傳感器14和室外溫度傳感器15的溫度信號，并根據內置程序實時控制循環水泵2、溶液泵9和電磁截止閥12的啟停狀態。本實用新型工作時，室內溫度傳感器14和室外溫度傳感器15實時采集通信基站室內外溫度，并將此溫度信號傳送至可編程控制器(PLC) 13，可編程控制器(PLC)13根據溫度信號判斷確定太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式空調系統的運行模式。當室外環境溫度高于通信基站室內溫度時，可編程控制器(PLC) 13將太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式通信基站空調系統調整至以“太陽能吸收制冷”運行模式，此時熱環系統停止運行；當通信基站室外環境溫度低于室內溫度時，可編程控制器(PLC) 13將太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式通信基站空調系統切換至“熱環”運行模式，此時太陽能吸收制冷系統停止運行。如圖2所示，當白天室外太陽輻照較強、環境溫度較高時，控制系統的可編程控制器(PLC) 13檢測到通信基站室外環境溫度高于通信基站室內溫度時，控制系統的可編程控制器(PLC) 13向循環水泵2及溶液泵9輸出“啟動”控制信號，向電磁截止閥12輸出“關閉”.控制信號，此時，太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式空調系統采用“太陽能吸收制冷”模式運行。當空調系統以“太陽能吸收制冷”模式運行時，太陽能集熱系統的循環水在循環水泵2的作用下依次通過太陽能集熱器I和熱交換器3。太陽能集熱器I不斷收集太陽的熱量，熱交換器3不斷加熱發生器10內濃度較高的氨-水溶液，溶液中沸點較低的氨氣(制冷劑)溢出并在壓力作用下由發生器10進入冷凝器4，在冷凝器4釋放熱量后液化，高壓態的液化氨工質經節流閥5的節流降壓作用后變為低壓態的液態氨，低壓態的氨液進入蒸發器6,低壓氨液在蒸發器6內吸收基站內部的熱量后氣化為氨氣,氣化后的氨氣進入吸收器7。發生器10內的水(吸收劑)經減壓閥8進入吸收器7，在吸收器7內吸收由蒸發器6排出的氨氣，濃度不斷升高的氨水混合物經溶液泵9再次輸送至發生器10，如此循環，實現對通信基站的“太陽能吸收制冷”。如圖3所示，當夜間室外環境溫度較低時，控制系統的可編程控制器(PLC) 13檢測到通信基站室外環境溫度低于通信基站室內溫度時，控制系統的可編程控制器(PLC) 13向循環水泵2及溶液泵9輸出“停止”控制信號，向電磁截止閥12輸出“開啟”控制信號，此時太陽能吸收制冷系統循環回路處于關閉狀態，太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式通信基站空調系統采用“熱環”模式運行。當基站空調系統以“熱環”模式運行時，冷凝器4內的液態制冷劑在重力的作用下經過熱環連接管11進入蒸發器6，在蒸發器6中制冷劑吸收基站內部熱量后氣化，氣化后的制冷劑通過電磁截止閥12并返回冷凝器4，在冷凝器4內釋放熱量后液化，接著進入下一次循環，如此往復，實現對基站內部環境的自然冷卻降溫。本實用新型不僅可以在太陽能資源比較豐富的時段運行，也可以在早晚時段或無太陽光源環境溫度較低時運行，能夠充分利用自然環境實現對基站溫度調節，沒有大功率耗電設備，降低了機房內部的噪音，并大大降低了基站空調系統的運行能耗。本實用新型除了適用于通信基站外，同樣適用于機房、交換中心或房間內具有耐高溫能力較弱的其他類似需求場合。上面對本實用新型所提供的太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式空調系統進行了詳細的說明。對本領域的一般技術人員而言，在不背離本實用新型實質精神的前提下對它所做的任何顯而易見的改動，都將構成對本實用新型專利權的侵犯。
權利要求1.一種太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統，其特征在于包括 太陽能吸收制冷系統、熱環系統及控制系統； 所述控制系統分別與所述太陽能吸收制冷系統、所述熱環系統連接； 所述太陽能吸收制冷系統與所述熱環系統耦合連接； 在室外溫度高于室內溫度時，所述控制系統輸出控制信號給所述太陽能吸收制冷系統及熱環系統，所述太陽能吸收制冷系統運行，所述熱環系統關閉； 在室外溫度低于室內溫度時，所述控制系統輸出控制信號給所述太陽能吸收制冷系統及熱環系統，所述太陽能吸收制冷系統關閉，所述熱環系統運行。
2.如權利要求I所述的太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統，其特征在于 所述太陽能吸收制冷系統包括太陽能集熱系統和吸收制冷系統，所述太陽能集熱系統和所述吸收制冷系統通過熱交換器及發生器耦合連接； 所述控制系統包括可編程控制器、室內溫度傳感器及室外溫度傳感器，所述室內溫度傳感器及室外溫度傳感器分別與可編程控制器連接。
3.如權利要求2所述的太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統，其特征在于 所述太陽能集熱系統包括依次首尾連接的太陽能集熱器、循環水泵及熱交換器； 所述吸收制冷系統包括依次首尾連接的冷凝器、節流閥、蒸發器、吸收器、溶液泵及發生器；所述發生器與所述吸收器相連，其二者之間還安裝有減壓閥； 所述熱交換器與所述發生器耦合連接，所述熱交換器放置于所述發生器內部。
4.如權利要求3所述的太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統，其特征在于 所述熱環系統包括依次通過熱環連接管首尾相連的冷凝器、蒸發器及電磁截止閥，所述冷凝器與所述蒸發器為權利要求3中所述吸收制冷系統中的冷凝器與蒸發器，所述吸收制冷系統和熱環系統共用該冷凝器及該蒸發器。
5.如權利要求4所述的太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統，其特征在于 所述溶液泵、所述循環水泵及所述電磁截止閥與所述可編程控制器連接。
6.如權利要求4所述的太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統，其特征在于 所述冷凝器的安裝位置高于所述蒸發器的安裝位置。
7.如權利要求3所述的太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統，其特征在于 所述太陽能集熱系統的載熱循環工質為水。
8.如權利要求I至7中任意一項所述的太陽能制冷耦合熱環循環雙冷源式空調系統，其特征在于 所述熱環系統灌裝的制冷劑為四氟乙烷。
專利摘要本實用新型公開了一種太陽能制冷耦合熱環循環的雙冷源式空調系統，包括太陽能吸收制冷系統、熱環系統及控制系統；所述控制系統分別與所述太陽能吸收制冷系統及所述熱環系統連接；所述太陽能吸收制冷系統與所述熱環系統耦合連接；在室外溫度高于室內溫度時，所述控制系統輸出控制信號給所述太陽能吸收制冷系統及所述熱環系統，太陽能吸收制冷系統運行，熱環系統關閉；在室外溫度低于室內溫度時，控制系統輸出控制信號給所述太陽能吸收制冷系統及熱環系統，太陽能吸收制冷系統關閉，熱環系統運行。本實用新型可以在太陽能資源豐富，環境晝夜溫差較大地區使用，具有結構緊湊、控溫精度高、可靠性好等優點。
文檔編號F25B25/00GK202675724SQ20122015998
公開日2013年1月16日 申請日期2012年4月16日 優先權日2012年4月16日
發明者尹海蛟 申請人:中興能源(天津)節能服務有限公司